发布于2026-08-03 阅读(0)
扫一扫,手机访问
平行世界里的三件大事,看起来八竿子打不着,却都被同一种东西拴在了一起——沙子。

数据中心、光伏产业、城市建设,都需要沙子丨wsjwsj.com,wikimedia commons,neom.com
你可能想不到,沙子和砾石是仅次于水的全球第二大使用资源,也是用量最大的固体材料。更吊诡的是,尽管沙滩和沙漠里沙子多得吓人,它依然是国际贸易中的热门商品。
原因很简单——沙子和沙子,根本不是一回事。有的能变成摩天大楼,有的能变成芯片,还有的铺满整片沙漠,却派不上半点用场。
盖楼需要沙子,但就算你把整个撒哈拉沙漠承包下来,也发不了财。

阿拉伯半岛上的沙漠丨wikimedia commons/猪笼草
建房子离不开混凝土,这东西由水泥、沙子、砾石和水混合而成。沙子可不只是用来“填空”的——混凝土能扛住巨大压力,很大程度上靠的是颗粒之间的咬合和支撑。
但沙漠里的沙子,偏偏做不到这一点。
放大来看,沙漠沙粒都圆滚滚的。它们经历了漫长的风力搬运和彼此碰撞,尖锐的棱角被磨平,尺寸也越来越接近。如果用这种沙子去拌混凝土,那些圆溜溜的颗粒根本“抓”不住彼此,形成的结构稳定性大打折扣。

风化形成的沙子圆溜溜的丨wikimedia commons/Siim Sepp

来自埃及沙漠里的沙子丨wikimedia commons/Wilson44691
建筑真正需要的,是来自河流的沙子。
河床上的情况比沙漠复杂得多:上游岩石持续风化,新颗粒不断补充,水流无规律地冲刷,很多颗粒还没来得及被磨圆就沉在了河床里。于是,河砂保留了粗糙的表面和细小的棱角,在混凝土里像无数个小小的卡扣一样彼此嵌合,形成一个结实又稳定的整体。

建筑所需用的河砂沙粒丨wikimedia commons/Alexander Klepnev
所以,哪怕阿联酋、沙特这样坐拥大片沙漠的国家,也得长期进口建筑用砂。大自然花上万年磨出来的圆润颗粒,在游客眼里是风景,在工程师眼里,未必是资源。
沙漠里的沙子没法用,那就去河里挖。
问题在于,全世界都在这么干。

密西西比河沿岸,正在开采河砂丨wikimedia commons/formulanone
联合国环境规划署的估算显示,人类每年要消耗约500亿吨砂石——如果把这些砂石沿赤道堆成一道围墙,大约27米高、27米宽,足够绕地球一整圈。
这些砂石变成了公路、桥梁、地铁、机场跑道、高楼大厦。人类建设城市的过程,本质上就是把河床和山体转移到另一处地方。
但城市生长的速度,远远快于河砂形成的速度。
一粒河砂从岩石风化开始,到形成可供开采的天然砂资源,往往需要数千年甚至更长时间;而现代采砂船,短短几天就能开采数万吨砂石。
代价也在同步显现:河床下切、河岸侵蚀、三角洲沉降——这些都与过度采砂脱不了干系。

湄公河沿岸因开采河砂,河岸被侵蚀,靠近河岸的房屋损毁丨Andy Ball/University of Southampton, CC BY-NC-ND
我们在“量”上缺沙子,在“质”上也缺。
半导体行业需要用到高纯石英砂。
普通沙子里有石英,但更多的是多种矿物的混合物。这些杂质可能导致晶体缺陷,降低产品质量,甚至缩短设备寿命。

加利福尼亚海边的沙子,主要成分为石英、燧石、火成岩和贝壳丨wikimedia commons/Wilson44691
高纯石英砂追求的不是“石英占大多数”,而是“除了石英,几乎什么都没有”。

高纯石英矿矿石丨人民日报海外版
比如光伏行业使用的高纯石英砂,纯度通常要求达到99.99%以上;半导体行业更为苛刻,要求达到99.998%甚至更高。
90%和99.998%看起来只差不到10个百分点,但换算成实际重量就完全是另一回事了:一吨砂子里石英含量90%,意味着还有约100公斤其他矿物;当纯度达到99.998%时,一吨砂子里的杂质总量只剩下约20克。

高纯石英砂丨人民日报海外版
从理论上讲,我们可以从取之不尽的沙漠里提纯石英,但成本上根本行不通。杂质越多,提纯难度越高、工序越多、需要的能源和原料也越多。如果原矿品质太差,最终得到一吨高纯石英砂的成本,可能比直接用高纯石英矿还高。
所以,优质矿源就显得格外重要。
目前全球能够稳定供应顶级高纯石英原料的矿床并不多。其中最著名的是美国北卡罗来纳州的斯普鲁斯派恩矿区,它一度供应了全球90%以上的半导体级高纯石英砂。

美国的斯普鲁斯派恩矿区是最主要的高纯石英产区。2024年,矿区受飓风影响中断生产,引发了人们对高纯石英矿源的担忧。丨sibelco.com
如果说河砂关系着城市的规模,那高纯石英砂则关系着芯片能做到多好、芯片产业能做多大。
好在自然形成的沙子并不是唯一的选择。
过去几十年里,建筑行业逐渐发展出替代品——机制砂。它是用岩石、尾矿等原料经过破碎、筛分加工得到的人造砂。在我国,机制砂已经成为建筑骨料的重要来源。

不同粗细的机制砂丨lmzkjq.com
另一条思路是回收。一栋楼拆除后,相当一部分建筑垃圾可以重新变成建筑材料。

武汉的一处建筑垃圾加工现场丨lmlq.com
至于芯片和光伏产业,高纯石英依然难以被完全替代。科研人员正在寻找新的矿源,也在改进提纯工艺,希望从品质较低的石英矿中获得更多高端产品。但至少目前,顶级高纯石英依然属于稀缺资源。
大自然把石头变成沙子,人类把沙子变成城市和科技。未来更重要的课题,或许是让沙子在离开河流和矿山之后,还能继续循环下去。
售后无忧
立即购买>office旗舰店
售后无忧
立即购买>office旗舰店
售后无忧
立即购买>office旗舰店
售后无忧
立即购买>office旗舰店
正版软件
正版软件
正版软件
正版软件
正版软件
1
2
3
4
5
6
7
8
9